电力系统负荷预测分类研究

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电力系统负荷预测分类研究

国网鄂州供电公司 杨 英 胡函武 魏 晗 苏 威

电力系统负荷预测是指以准确的调查资料和统计数据为依据，从历史用电情况及现状出发，将社会需求、电网后期规划、自然环境及电力系统特征等诸多因素考虑在内，在保证一定精度的前提下，对未来某时段的负荷用量进行一个相对比较完美和科学的预测。根据负荷预测所表现的特点本文就其分类方法进行了研究和概述。

1.引言

伴随着煤、石油等一次能源的日趋枯竭和近年来各地频繁出现的雾霾现象，人们的节约和环保意识也在不断增强。电力作为推动国民经济快速发展的强大动力，已渗透到各个领域和行业，与人民的日常生活更是密不可分。目前，太阳能和风能等新能源的开发和利用还没有得到普及，火力发电仍然是主要的发电方式。精准的负荷预测不但可以节约化石燃料，还能减少污染物的排放，有助于社会的可持续发展。根据使用性质的不同可将负荷分为四类：民用负荷、农业负荷、商业负荷、及工业负荷，每类负荷因其要求不同呈现出的规律和特征也不尽相同，但是其预测方法互为体系，相互通用。

通常人们根据预测时间的长短不同又将负荷预测分为短期，中期及长期等三大类，短则几分钟，长的可达几个月甚至几年。

2.负荷预测的分类

2.1 长期负荷预测

长期负荷预测用于对未来较长一段时间后的用电量进行预测，以年为单位，一般可达3~5年甚至更长，主要用于电网增容改建等中大型电网规划，其中包括新能源并网、新站投运、高一级电压等级发展等。由于涉及到当地人口数量变化、城市经济发展、自然环境变迁等众多不确定因素的影响，因此长期负荷预测的难度较大。

2.2 中期负荷预测

中期负荷预测相比长期负荷预测周期较短，但也短则数月，长则一年，主要用于机组的检修、燃料计划和交换计划、水库的调度、安排制定长期的运行方式和电网改造扩建计划，另外精确的中期负荷预测对于变电设备的大修计划、发电机组的检修计划、燃料的供应计划、水库的优化调度计划、电力市场交易等环节同样是十分必要的。工程人员利用数个月乃至一年的历史负荷值，将设备停电检修计划、环境影响、气候条件等诸多影响因素考虑在内进行中期负荷预测，从而做出长期电网运行计划。

2.3 短期负荷预测

短期负荷预测周期一般较短，通常是电力调度人员利用近期负荷趋势变化以及往年同期负荷情况对未来一天或一周内的负荷值进行预测。短期负荷预测在确定最优机组组合、减少旋转备用容量、避免安全事故中起着至关重要的作用。由于短期负荷预测具有周期性和连续性的特点，因此呈现出一定的规律性，且波动范围一般不大，主要受气候因素的影响。

3.负荷预测的特点

电力系统负荷预测是通过对其历史负荷数据及现状进行分析总结来对它未来某段时间的发展趋势做出一定程度的推理和猜测，从概率学上来讲负荷预测的结果是一个不确定事件。同时也只有不确定事件才需要人们使用现代的技术手段（如数学方法和人工智能算法等）对未来的用电量进行预测。负荷预测的特征主要有以下几点：3.1 不准确性

事物的发展往往受到多种多样其他因素的影响，而不是简单的重复，因此其真实结果和预测值不会完全重合，总会出现一定程度的偏差，这是事物的随机性所引起的。负荷预测作为一个不确定事件同样也具有随机性的特点，尤其是中长期负荷预测，其影响因素多种多样，比如地区发展、人口增量、环境变迁、气候变化等不确定性因素众多且十分复杂，人们无法精确的推测所有的变化趋势，而像设备年度检修计划、电网工程扩建等却在人们的掌控范围之内。因此诸多不确定性因素和某些确定性因素的组合使得负荷预测的结果在一定程度上呈现出不确定性或不准确性。

一般来说，影响负荷预测的不确定性因素越多越复杂，其预测精度必然越低。因此，人们对于不同类型负荷预测的精度要求也各不相同。其中短期负荷预测的精度要求为小于3%，中期负荷预测的精度误差则一般不超过5%，而长期负荷预测由于自身所受的影响因素较多，其允许误差在15%以内。表1列出了其他几种短期负荷预测的精度要求。

表1 几类短期负荷预测精度要求

Tab.1 Several types of short-term load forecasting accuracy

负荷预测类型精度要求

超短期负荷预测各时段均方差1%

日负荷峰荷的预测均方差2%

日负荷谷荷的预测均方差3%

日负荷预测均方差3%

日负荷预测各时段均方差4%

3.2 条件性

为了尽量减少不确定性因素对事件结果的影响从而提高预测精度，工程人员往往需要针对其中的某些因素做出假设，比如地区人口以某一固定的速率增长，每年同期的环境温湿度保持一致等。这些假设必须建立在研究分析上，再结合各种情况来确定，而不能是毫无依据的凭空捏造。只有经过充分的调查和大量的研究，再加上一定的前提条件才能使预测结果尽可能的接近实际值，并应用于电力调度当中。

3.3 时间性

不同类型的负荷预测对其预测速度要求各不相同，且在一定的区间范围内，比如超短期负荷预测中的安全监视，其预测速度一般不超过五分钟，而短期负荷预测的预测速度则要求在十分钟以内，另外日负荷预测时差通常小于十五分钟，日负荷谷荷预测时差最多为三十分钟。

3.4 多方案性

短期负荷预测具有一定的连续性和波动性，而中长期负荷预测由于受到各种不确定性因素的影响呈现出不准确性和条件性，因此需要根据各种不同条件对负荷值未来发展趋势的影响进行分别预测，从而得到各种不同情况下的负荷预测方案。

4.结语

由于电能在发、输、变、配、用等五大环节是瞬时完成的，且电能不能进行大规模储存，因此通过负荷预测来保持电力系统的供需平衡是十分必要的。研究了电力系统负荷预测的特点并根据预测周期的不同将其分为了长期、中期、短期和超短期四大类，方便电力工作者结合自身需求选取相应的预测种类。

作者简介：杨英（1989—），女，硕士研究生，主要研究方向为电力系统过电压及高压绝缘配合。